JPH1054540A

JPH1054540A - スラグ除去装置を備えた燃焼溶融炉

Info

Publication number: JPH1054540A
Application number: JP21247496A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Harada; 裕昭原田; Yuya Yamahata; 祐哉山畑
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼溶融炉のスラグ排出口における固化スラ
グの除去作業を改善する。【解決手段】スラグ排出口５に挿入可能な形状のスラ
グ除去ヘッド１５と、このスラグ除去ヘッドを上方から
スラグ排出口に挿脱させる駆動手段１２とからなるスラ
グ除去装置を設け、スラグ排出口に固化スラグ１８が成
長した場合、駆動手段を操作してスラグ除去ヘッドをス
ラグ排出口に挿脱することにより、容易に固化スラグを
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物等を熱分解
して得られる熱分解ガスを燃焼処理する燃焼溶融炉に係
り、特に燃焼溶融炉のスラグ排出口で固化したスラグを
掻き落す装置に関する。ここでいう廃棄物には、家庭や
オフィスなどから出される都市ごみ等の一般廃棄物、廃
プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス
機器、電子機器、化成品等の産業廃棄物など、可燃物を
含む。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の一般廃棄物や、廃プラスチ
ックなどの産業廃棄物等、種々の廃棄物を、焼却等によ
り処理する廃棄物処理装置としては、種々の方式のもの
が提案されている。例えば、特公平６−５６２５３号公
報に記載された廃棄物処理装置によれば、まず、廃棄物
を低酸素雰囲気で加熱することにより熱分解してガスと
固体（以下、熱分解残留物という。）とに分け、熱分解
ガスは燃焼溶融炉に導いて燃焼処理し、その燃焼廃熱を
廃熱ボイラで回収するようにしている。一方、熱分解残
留物は、篩などの分離装置によって微細な細粒成分、や
や細かい粗粒成分、やや粗い粗粒成分など、大きさに応
じた成分に適宜分離する。そして、細粒成分とやや細か
い粗粒成分からなる熱分解残留物は、上述した燃焼溶融
炉に送って熱分解ガスとともに焼却処理する。この焼却
処理において発生する燃焼残留物、つまり灰分など不燃
性成分の大部分は、燃焼熱により溶融されて溶融スラグ
となる。また、熱分解ガスに同伴して運ばれてくる不燃
性の飛散灰の大部分も、燃焼溶融炉における燃焼熱によ
り溶融されて溶融スラグとなる。この溶融スラグは、燃
焼溶融炉の底部から排出して冷却することにより固形化
される。他方、燃焼溶融炉で溶融されず、燃焼排ガスに
同伴して排出される飛散灰等の微細な不燃性成分（以
下、ダストという。）は、例えば燃焼溶融炉の後段に配
置されている廃熱ボイラ、排ガス冷却塔、あるいは排ガ
ス濾過装置などにおいて補集され、これら補集されたダ
ストを燃焼溶融炉へ戻し、溶融スラグに混入させて固形
化するようにしている。つまり、熱分解残留物のうちの
微細成分ないし比較的細かな粗粒成分、及び排ガス濾過
装置などに補集された飛散灰等のダストなどを燃焼溶融
炉で溶融させ、しかる後に冷却して固形化することによ
り、取り扱いが容易な形状等に形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た廃棄物処理装置において、燃焼溶融炉から排出される
溶融スラグ（溶融温度は、約１３００℃）を、炉底に設
けたスラグ排出口から水槽内に落下させて冷却している
から、スラグ排出口付近の温度は水槽温度（約６０〜８
０℃）の影響を受けて炉内に比べて低くなっている。そ
のため、スラグ排出口に達した溶融スラグは放射冷却に
より温度が低下し、スラグ排出口の縁部に固化スラグが
成長することがあり、これによってスラグ排出口が閉塞
されてしまうという問題がある。

【０００４】このようなスラグ排出口の縁部に生じた固
化スラグを除去する方法として、スラグ排出口に下方に
延在された排出ノズルの側壁にメンテナンス用の穴を設
け、その穴から鉄棒などを挿入し、下方からスラグ排出
口の縁部に形成された固化スラグを鉄棒で剥いだり、叩
き壊すことにより除去することが考えられる。

【０００５】しかしながら、手作業で叩き壊すのは労力
が大変であり、また水槽に大きな塊のスラグが落下する
と激しく水蒸気等が発生するなど、作業性が悪いという
問題がある。

【０００６】本発明の解決課題は、燃焼溶融炉のスラグ
排出口における固化スラグの除去作業を改善することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スラグ排出口
に挿入可能な形状のスラグ除去ヘッドと、このスラグ除
去ヘッドを上方からスラグ排出口に挿脱させる駆動手段
とからなるスラグ除去装置を設けることにより、上記課
題を解決することを特徴とする。つまり、スラグ排出口
に固化スラグが成長した場合、駆動手段を操作してスラ
グ除去ヘッドをスラグ排出口に挿入することにより、容
易に固化スラグを除去することができる。

【０００８】この場合において、スラグ排出口を燃焼溶
融炉の底部から横方向に引き出された煙道の底面に設
け、煙道のスラグ排出口に対向する上面位置にスラグ除
去ヘッドを収納する空間部を設けることが好ましい。そ
して、空間部の頂部外側に駆動シリンダを配置し、この
駆動シリンダの軸を煙道内に挿通して先端に前記スラグ
除去ヘッドを取り付けて、駆動装置を形成することが好
ましい。ところで、スラグ排出口付近の煙道内の排ガス
温度は、約１３００℃以上であるから、スラグ除去ヘッ
ド及びシリンダ軸に冷却水が循環される冷却水通路を設
け、冷却することが望ましい。

【０００９】また、シリンダを用いた駆動手段に代え
て、空間部の頂部内側に回転自由にドラムを取り付け、
このドラムにチェーンを巻き付け、そのチェーンの先端
にスラグ除去ヘッドとしての錘を取り付け、前記ドラム
を外部から回転及び停止させる操作手段を設けて構成し
てもよい。これによれば、スラグ除去錘の重量により簡
単に固化スラグを除去できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１に、本発明のスラグ除去装置
を備えた一実施形態の燃焼溶融炉の断面図をを示す。図
示のように、燃焼溶融炉１は、空洞の炉体２の炉頂部に
バーナ３を取り付け、炉底部から横方向に燃焼排ガスの
煙道４を引き出し、この煙道４の底面に溶融スラグのス
ラグ排出口５が設けられ、スラグ排出口５から下方に向
けてスラグ排出筒６が延在され、その先端は水槽７の水
面８の下に没して配置されている。炉体２、煙道４、ス
ラグ排出筒６等の内面には耐熱材９が張られている。

【００１１】スラグ排出口５に対向する煙道４の上面位
置に、スラグ排出口５とほぼ同一の開口形状を有し、所
定の深さを有する空間部を形成する単管１０を取付け、
この単管１０の上端にフランジを介してシリンダ取付け
座１１が取付けられている。油圧又は空気圧のシリンダ
１２が、取付け座１１の中心に穿設した貫通穴にシリン
ダ軸１３を挿通して固定されている。シリンダ軸１３の
貫通穴部はシール手段１４によって気密シールされ、シ
リンダ軸１３の先端にスラグ除去ヘッド１５が取り付け
られている。スラグ除去ヘッド１５は、スラグ排出口５
に挿入可能に、スラグ排出口５の開口形状と同等ないし
若干小さな形に形成され、特に縁部の側面は下方に向か
って縮小させた傾斜面とされている。これらシリンダ１
２とスラグ除去ヘッド１５などにより、スラグ除去装置
が形成されている。

【００１２】次に、このように構成される燃焼溶融炉の
動作を、スラグ除去装置を中心に説明する。バーナ３に
供給される熱分解ガスＧは、１次空気Ａと混合されて炉
内に吹き出され、図示していないパイロットバーナによ
り着火される。熱分解ガスＧには、通常、熱分解により
生じた可燃性及び不燃性の粉粒体が含まれており、可燃
性の粉粒体は熱分解ガスとともに燃焼され、不燃性の粉
粒体（主として灰分など）は燃焼熱により溶融される。
燃焼溶融炉１内で発生した燃焼排ガスは煙道４を通って
排出される。また、図示していないが、熱分解処理の過
程で発生する可燃性の残留物や、不燃性の残留物を、燃
焼溶融炉１内に投入して、燃焼ないし溶融させることが
でき、この場合の不燃性の残留物も溶融される。このよ
うにして溶融された不燃物は、燃焼溶融炉１の炉内壁に
付着して溶融スラグ１６となり、炉内壁を伝って流下し
て、図２に示すようにスラグ排出口５に達し、スラグ排
出口５の縁部１７からスラグ排出筒６内を流下して、水
槽７の水面８に達して急激に冷却され、冷却の衝撃によ
って適宜細粒化されて底部に集積される。

【００１３】ここで、スラグ排出口５付近の煙道４の底
面は、溶融スラグ１６をスラグ排出口５の開口縁部１７
の１ヶ所（燃焼溶融炉１側の縁部が好ましい）から水槽
内に流下させるように、底面の高さに変化を付けて形成
されている。また、例えば図３に示すように、スラグ排
出口５の開口の周囲に堰２０を設け、この堰２０の燃焼
溶融炉１側の一部を切欠き、この切欠き部からスラグ排
出口５に至る断面Ｖ字形の溝２１を設け、この溝２１を
伝わせて溶融スラグを１ヶ所から水槽内に流下させるよ
うにすることができる。

【００１４】次に、本発明の特徴事項であるスラグ除去
動作について説明する。燃焼溶融炉１内の燃焼温度はス
ラグの溶融温度（約１３００℃）以上に保持されてお
り、スラグ排出口５付近の排ガス温度もスラグの溶融温
度以上になっている。しかし、水槽７の水の温度は、例
えば６０〜８０℃の低温であることから、スラグ排出口
５の縁部１７に達した溶融スラグ１６の温度は放射冷却
により低下し、スラグ流の表面から流動性が低下し、つ
いには固化してしまうことがある。特に、スラグ流の流
量が少ないときに固化する傾向があり、縁部１７に固化
スラグ１８の層が成長し、放置するとスラグ排出口５を
閉塞する恐れがある。また、溶融スラグ１６の主流は、
スラグ排出口５の炉側の縁部から流下するが、スラグ排
出口５位置の煙道４の側面や、煙道４の下流側の側面か
ら流下する溶融スラグ１９があり、これらによっても固
化スラグ１８が成長して、スラグ排出口５の閉塞を助長
することがある。

【００１５】そこで、固化スラグ１８が形成された場
合、シリンダ１２を駆動してシリンダ軸１３を伸長し、
スラグ除去ヘッド１５を下降してスラグ排出口５に挿入
すると、スラグ排出口５の縁部１７に成長した固化スラ
グ１８は、スラグ除去ヘッド１５によって押し下げら
れ、これにより破壊され、又は縁部１７から剥離されて
水槽７に落下する。一度で除去できない場合は、スラグ
ヘッド１５の上下操作を繰り返す。このようにして、定
期的又は適宜頻度でスラグ除去装置を駆動することによ
り、固化スラグを除去して、スラグ排出口５の閉塞を防
止することができる。

【００１６】図１の実施の形態に示すように、スラグ除
去装置をスラグ排出口５の上方に設けたことから、スラ
グ排出口５の下方の排出筒６内に設ける場合に比べ、構
成を簡単化することができる。つまり、排出筒６内に設
ける場合は、流下するスラグ流を避けるために、通常時
はスラグ流がかからない位置に退避しておき、使用時に
スラグ排出口５の開口に対向する位置に移動させる機構
が必要になる。

【００１７】また、図１では、スラグ除去ヘッド１５を
使用しないときには、単管１０で形成された空間部にス
ラグ除去ヘッド１５を収納することにより、燃焼排ガス
の流れを妨げないようにしている。また、スラグ除去ヘ
ッド１５及びシリンダ軸１３は、燃焼排ガスの温度（１
３００℃以上）に耐えられる材料、例えばＳＵＳ３０１
Ｓを用いて形成する。さらに、図４に示すように、スラ
グ除去ヘッド１５とシリンダ軸１３を二重管構造に一体
的に形成し、図中矢印で示すように、内側の冷却通路２
３に冷却水を供給し、ヘッド部に設けた穴２４から外側
の冷却通路２５に通流させるようにして、循環冷却する
ことが好ましい。

【００１８】また、シリンダ１２の制御装置にタイマな
どを設け、一定時間ごとにシリンダ１２を駆動して自動
的に固化スラグを除去するようにすることができる。あ
るいは、スラグ排出口５の縁部付近を視野範囲とするＴ
Ｖカメラからなる固化スラグセンサを取付け、画像処理
して固化スラグの成長を監視し、一定量の固化スラグが
形成されたことを判定したとき、シリンダ１２を自動的
に駆動させて固化スラグを除去することができる。

【００１９】次に、図５に、本発明のスラグ除去装置の
他の実施の形態を示す。本例が図１の例と異なる点は、
スラグ除去ヘッド１５に代えて十分な重量を有する錘３
０（例えば、２０ｋｇ）にし、これをチェーン３１で吊
るし、このチェーン３１を巻き取りドラム３２に結合
し、巻き取りドラム３２を外部に設けたハンドル３３で
回転停止操作することにより、錘３０を上下させて、ス
ラグ排出口５に挿入したり、離脱させて、固化スラグを
除去するようにしたものである。巻き取りドラム３２
は、シール軸受３４により気密に、かつ回転自由に支持
されている。また、図示していない係止手段により、任
意の回転位置で停止することができるようになってい
る。したがって、これによれば、図１の実施形態より
も、構成を簡単化することができる。

【００２０】次に、図６を参照して、上述した本発明の
スラグ除去装置を備えた燃焼溶融炉を適用してなる廃棄
物処理装置の実施形態を説明する。廃棄物は例えば１５
０ｍｍ以下に粉砕されて、スクリューフィーダ５１によ
り回転ドラム式の熱分解反応器５２に導入され、内壁に
配設された複数の加熱管に通流される熱媒により、３０
０℃〜６００℃（通常は４５０℃）程度に加熱され、こ
れにより低酸素雰囲気で熱分解される。熱分解反応器５
２にて発生した熱分解ガスと熱分解残留物は排出装置５
３に導かれ、熱分解ガスは管路を介して燃焼溶融炉１の
バーナ３に供給される。熱分解残留物は冷却装置５４に
おいて８０℃程度にまで冷却された後、分離装置５５に
送られる。分離装置５５は、例えば篩、磁選式、うず電
流式、遠心式または風力選別式等の公知の分離装置が用
いられ、熱分解カーボン等の可燃性の粉粒体と、不燃焼
性成分である金属成分および非金属成分等に分離する。
なお、可燃性の粉粒体には、熱分解カーボンの他に、微
細な灰分等の不燃性成分が含まれ、ホッパー５６に排出
される。他の分離成分は、適宜、コンテナないしホッパ
ーに排出される。ホッパー５６内の粉粒体は、管路を介
して燃焼溶融炉１のバーナ３に供給される。

【００２１】燃焼溶融炉１周りの構成及び動作は図１で
説明したとおりである。そして、燃焼溶融炉１で発生し
た高温の燃焼排ガスは、図示しない熱交換器（高温空気
加熱器）で熱分解反応器５２の加熱管に通流する加熱空
気を加熱した後、管路を介して廃熱ボイラ６０へ供給さ
れる。廃熱ボイラ６０は燃焼排ガスの熱により蒸気を発
生し、これにより蒸気タービン発電機６１を回転して電
力を回収する。廃熱ボイラ６０から排出される燃焼排ガ
スは、集塵器６２に導かれて除塵され、さらに脱塩素装
置等のガス浄化装置６３で処理された後、誘引送風機６
４を介して煙突６５からへ大気へ放出される。この燃焼
排ガスの一部は管路６６を経て冷却装置５４に冷却媒体
として供給されている。

【００２２】以上、本発明を図示の実施形態について詳
述したが、本発明はそれらの実施形態のみに限定される
ものではなく、本発明の精神を逸脱せずして種々改変を
加え、多種多様の変形をなし得ることはいうまでもな
い。

【００２３】

【発明の効果】上述したように、本発明のスラグ除去装
置によれば、燃焼溶融炉のスラグ排出口に形成される固
化スラグを簡単に除去することができ、作業性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスラグ除去装置を備えた燃焼溶融炉の
一実施形態の構成図である。

【図２】図１に示したスラグ除去装置の動作を説明する
図である。

【図３】スラグ排出口の付近に溶融スラグの堰と流下用
の溝を設けた例を示す図である。

【図４】スラグ除去ヘッドの水冷構造を説明する概念図
である。

【図５】本発明のスラグ除去装置の他の実施形態を備え
た燃焼溶融炉の構成を示す図である。

【図６】本発明のスラグ除去装置を備えた燃焼溶融炉を
適用してなる廃棄物処理装置の系統構成図である。

【符号の説明】

１燃焼溶融炉３バーナ４煙道５スラグ排出口７水槽１２シリンダ１３シリンダ軸１５スラグ除去ヘッド１６溶融スラグ１７縁部１８固化スラグ３０錘３１チェーン３２巻き取りドラム３３ハンドル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を熱分解して得られる熱分解ガス
を燃焼させ、この燃焼熱により生ずる不燃性物質の溶融
スラグを炉底部に導き、炉底部に設けられたスラグ排出
口から外部に排出するように形成された燃焼溶融炉にお
いて、前記スラグ排出口に挿入可能な形状のスラグ除去
ヘッドと、このスラグ除去ヘッドを上方から前記スラグ
排出口に挿脱させる駆動手段とからなるスラグ除去装置
を備えたことを特徴とする燃焼溶融炉。
【請求項２】請求項１に記載の燃焼溶融炉において、
前記スラグ排出口を前記燃焼溶融炉の底部から横方向に
引き出された煙道の底面に設け、前記スラグ排出口に対
向する前記煙道の上面位置に前記スラグ除去ヘッドを収
納する空間部を設け、前記駆動手段は、前記空間部の頂
部外側に駆動シリンダを配置し、この駆動シリンダの軸
を煙道内に挿通して先端に前記スラグ除去ヘッドを取り
付け形成されたことを特徴とする燃焼溶融炉。
【請求項３】請求項２に記載の燃焼溶融炉において、
前記スラグ除去ヘッドと前記シリンダの軸は、冷却水が
循環される冷却水通路を備えてなることを特徴とする燃
焼溶融炉。
【請求項４】請求項１に記載の燃焼溶融炉において、
前記スラグ排出口を前記燃焼溶融炉の底部から横方向に
引き出された煙道の底面に設け、前記スラグ排出口に対
向する前記煙道の上面位置に前記スラグ除去ヘッドと前
記駆動手段とを収納する空間部を設け、前記駆動手段
は、前記空間部の頂部内側に回転自由に取り付けられた
ドラムと、このドラムに巻き付けられ先端に前記スラグ
除去ヘッドが取り付けられたチェーンと、前記ドラムを
外部から回転及び停止させる操作手段とを備えてなるこ
とを特徴とする燃焼溶融炉。